编者按：近日，中国石油和化学工业联合会会长李寿生第一届化工技术大会上发表题为“百用迎难而上的创新突破 开创现代煤化工高质量发展的崭新未来”的主旨报告，本刊编辑部特将全文编辑如下，以飨读者。
2021年9月13日，习近平总书记在视察榆林煤化工基地时，对我国煤化工的发展作出了极其重要、极其系统、极其前瞻的重要指示。他明确指出，能源产业要继续发展，否则不足以支撑国家现代化。煤炭作为我国主体能源，要按照绿色低碳的发展方向，对标实现碳达峰、碳中和的目标任务，立足国情，控制总量，兜住底线，有序减量替代，推进煤炭消费转型升级。这样既不会超出资源、能源、环境的极限，又有利于实现碳达峰、碳中和的目标。他还特别强调，煤化工产业潜力巨大、大有前途。要提高煤炭作为化工原料的综合利用效能，促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展。把加强科技创新作为最紧迫任务，加快关键核心技术攻关，积极发展煤基特种燃料、煤基生物可降解材料等。习近平总书记的重要讲话，对我国石油化工行业、特别是煤化工行业上上下下带来了极大的鼓舞，全行业自觉形成了学习、贯彻落实的热潮。
“十三五”以来现代煤化工产业发展取得的主要成就
我国现代煤化工产业经过十几年的快速发展，已经形成了相当的规模。“十三五”期间主要产品煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制气均已实现大规模工业化生产，逐步形成了宁东能源化工基地、鄂尔多斯能源化工基地、榆林国家级能源化工基地等多个现代煤化工产业集聚区，部分化工基地已实现与石化、电力等产业多联产发展，产业园区化、基地化发展的优势已经初步显现。
一是产业发展已经初具规模。截至“十三五”末，我国煤制油产能达到823万吨/年，与2015年度相比增加了505万吨/年，增幅为158.81%；煤制天然气产能达到51.05亿立方米/年，与2015年度相比增加了20亿立方米/年，增幅为64.41%；煤（甲醇）制烯烃产能达到1672万吨/年，与2015年度相比增加了844万吨/年，增幅为101.93%；煤（合成气）制乙二醇产能达到597万吨/年，与2015年度相比增加了367万吨/年，增幅为159.57%。
2022年我国现代煤化工产业规模稳中有增，煤制油、气、烯烃、乙二醇等四大类产品总产量约2749.1 万吨，年转化煤炭约10694 万吨标准煤；投产项目累计完成投资约6790亿元，年营业收入合计约2017.9亿元，利润总额约131.9 亿元；能耗、水耗及“三废”排放强度进一步降低，产品差异化、高质化水平进一步提高，为实现煤炭的清洁高效利用打下了坚实的基础，对保障国家能源和石化产业安全、促进油气和化工原料来源多元化做出了积极贡献。
二是装置实现长周期稳定运行。“十三五”期间，我国现代煤化工示范项目生产运行水平不断提升。国家能源集团鄂尔多斯煤直接液化示范项目“十三五”期间累计生产油品388万吨，平均生产负荷为79%左右，单周期稳定运行突破了420天，超过设计310天运行时间。国家能源集团宁夏煤业公司400万吨/年煤间接液化项目于2016年12月21日打通工艺全流程，目前已实现油品线保持90%以上负荷运行。新疆庆华煤制天然气项目碎煤加压气化炉单炉连续运行超过287天、甲烷化系统单套稳定运行超过265天。大唐克旗项目一期工程已具备长周期满（超）负荷运行的能力，最高产量460万方/天（达到设计值的115%）。内蒙古汇能煤制天然气项目产品质量、消耗指标均接近或优于国家控制指标，生产系统安全、稳定、满负荷运行最长达652天。国家能源集团包头煤制烯烃项目基本实现两年一大修，“十三五”期间达到满负荷运行，最长连续运行突破528天，累计生产聚烯烃约315万吨。
三是企业能效管控水平不断提升。“十三五”以来，随着现代煤化工系统配置优化和提升，新建项目的能源转化效率普遍提高，单位产品能耗、水耗不断下降。鄂尔多斯中天合创煤炭深加工示范项目整体能源清洁转化效率超过44%。国家能源集团新疆煤制烯烃项目2019年度单位乙烯、丙烯综合能耗为2657千克标煤（以GB 30180—2013测算），产品能耗创历史新低，能效水平继续领跑煤制烯烃行业。目前煤炭间接液化、煤制天然气示范项目的单位产品综合能耗和水耗已基本达到“十三五”示范项目的基准值。国家能源集团神华百万吨级煤直接液化项目吨油品耗水由设计值10吨降到5.8吨以下。内蒙古伊泰化工有限责任公司120万吨/年精细化学品示范项目吨油品水耗为5.1吨（冬季），远低于其16万吨/年煤间接液化示范项目的水耗12.81吨（2014年考核值）。国能宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目通过采用节水型工艺技术和措施，完善污水处理系统及废水回收利用体系，吨产品新鲜水消耗降至6.1吨，远低于南非沙索公司煤炭间接液化工厂吨产品12.8 吨的新鲜水耗量。
四是安全环保水平不断提升。现代煤化工项目大多属于近几年新建的项目，技术路线选择、设备选型、安全设施配套、自动化控制系统、工程建设等方面起点较高，具备安全生产的硬件基础。中盐安徽红四方股份有限公司30万吨/年煤（合成气）制乙二醇项目以提升安全环保管理为核心，利用智能化的制造执行系统（MES）实现安全环保管理的系统化、动态化。随着国家环境保护要求的日趋严格，示范项目依托单位不断加强废水资源化及末端治理等技术攻关，项目环保水平不断提高。国能鄂尔多斯煤制油公司研发了高选择性多元协同强化催化降解新技术及生物与化学耦合分级处理关键技术，解决了煤直接液化高浓污水中溶解性有机毒物的选择性降解难题，大幅提高了废水的可生化性，保障了后续生化的稳定高效运行。其废水回用率可达98%，其余2%的高浓盐水进入蒸发结晶系统结晶成盐，基本实现了污水不外排。中煤鄂尔多斯能源化工有限公司集成高级氧化、降膜式蒸发、超滤、纳滤、蒸发结晶技术处理矿井水和煤化工浓盐水，废水回用率达98%，每年可回收利用废水470万吨。按照每吨水10元价格计算，通过废水回收利用每年可节约500万元左右，实现了废水减量化与资源化。内蒙古荣信化工有限公司建成高浓盐水提浓装置，使高浓盐水外排量由133m3/h降至10m3/h，回用率90%以上，废水基本实现了“近零排放”。
五是科技创新走在世界前列。延长石油集团开发的煤油混炼技术成功地将煤炭碳多氢少和石油氢多碳少有效结合，解决了长期以来困扰行业碳氢平衡问题，该创新技术荣获2022年度中国工业大奖。在煤气化方面涌现了诸多科技创新成果，例如多喷嘴对置式水煤浆气化技术、航天粉煤加压气化技术，清华大学山西清洁能源研究院开发的水煤浆水冷壁废锅煤气化技术蒸汽产量在半热回收流程基础上能够再增加20%~30%，节能减排效果十分显著。最近，晋华炉3.0又在新疆天业实现满负荷连续运行超过100天的新纪录。SE-东方炉粉煤气化技术、“神宁炉”干煤粉气化技术等先进煤气化技术已经进入大型化、长周期运行阶段。在煤制油方面，国家能源集团依据煤直接液化反应的产物分布特点，着力开发超清洁汽、柴油，以及军用柴油、高密度航空煤油、火箭煤油等特种油品的生产技术，目前已完成了煤直接液化油品的战机试飞和火箭发动机试验。中科合成油技术有限公司开发的煤炭分级液化工艺解决了传统煤炭液化技术存在的操作条件苛刻、油品质量较差、过程能效偏低等问题，操作条件温和、油品化学结构丰富、节能减排效果显著。陕西未来能源化工有限公司自主开发的高温流化床费托合成关键技术已完成10万吨/年中试，该技术将大大丰富和改善煤制油产品方案，与低温费托合成等其他现代煤化工、石油化工单项技术结合，将逐步打破煤制油、煤制烯烃产业的界限，形成具有较强竞争力的煤基能源化工新产业。在煤制化学品方面，中国科学院大连化学物理研究所开发的“第三代甲醇制烯烃（DMTO-III）技术”在甲醇转化率、乙烯丙烯选择性、吨烯烃甲醇单耗等方面优势明显，继续引领行业技术进步。在低阶煤分级分质利用方面，陕西煤业化工集团分别完成了低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术（SM-SP）、煤气热载体分层低阶煤热解成套工业化技术（SM-GF）、输送床粉煤快速热解技术、大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术等一系列热解技术的开发和示范。这些技术的进步为推动我国煤炭清洁高效转化提供了重要支撑。
总之，“十三五”以来，我国现代煤化工无论是从产业创新能力、产品结构、产能规模，还是从工艺技术管理和装备制造等方面都走在了世界的前列，成为我国石油和化学工业转型升级和创新发展的一大亮点。
技术创新开创了世界煤化工发展的三大里程碑
科学技术是第一生产力，世界煤化工的发展是一部波澜壮阔的技术创新史。世界煤化工的发展经历了三个里程碑阶段，使得煤化工产业实现了由传统煤化工向现代煤化工发展的阶梯式跨越。
第一个里程碑：18世纪中叶到19世纪，煤焦化技术和城市煤气化技术的突破，开创了煤化工发展的第一个里程碑。
人类对煤炭的认识最早可追溯到公元前，古代中国、希腊、古罗马等地都有使用煤炭的记录。但煤作为化学工业的原料加以利用并逐步形成工业体系，则是在近代工业革命之后。18世纪中叶，由于工业革命的进展，英国对炼铁用焦炭的需求量大幅增加，煤焦化学应运而生。18世纪末，煤开始用于生产民用煤气，并将所得的干馏煤气用于欧洲城市的街道照明，随后世界一些主要城市也相继采用。化学家从煤炼焦的副产物煤焦油中，陆续发现了苯、蒽、醌、萘等芳香族化合物。以此为基础，1856年，年仅18岁的英国化学家威廉·亨利·珀金首次合成了人工染料——苯胺紫染料。此后，一系列其他染料也被陆续开发出来。当时许多有机化学品大多数以煤为原料进行生产，煤化工成为化学工业的重要组成部分，这是煤化工技术的第一次重大突破。
第二个里程碑：20世纪初，合成氨和费托合成技术的出现，实现了合成气技术利用的新突破，开创了煤化工发展的第二个里程碑。
合成气的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位。由一氧化碳和氢气合成有价值的产物最早可以追溯到1902年，化学家保罗·萨巴捷计划在使用一氧化碳和氢气生产甲烷，以增加城市燃气的热值，并且除去其中所含的有毒一氧化碳，但由于成本原因未能实现。而德国化学家弗里茨·哈伯成功地设计出一套适于高压试验的装置和合成氨的工艺流程，并与巴斯夫公司合作，利用这套技术于1913年建成年产9000吨的合成氨工厂。从此，合成氨成为化学工业发展较快的领域。合成氨生产方法开辟了获取固定氮的途径，并对化学工艺的发展产生了重大影响。第二次世界大战前夕及大战期间，纳粹德国为了发动和维持战争，大规模开展由煤制取液体燃料的研究工作，加速发展液体燃料的工业生产。德国化学家弗朗兹·费歇尔和汉斯·托罗普施在1925年研究出以一氧化碳和氢气的混合气体为原料，在催化剂和适当条件下，合成液态烃或碳氢化合物的费托合成工艺流程，使德国内燃机液体燃料供给问题迎刃而“解”。第二次世界大战末期，德国每年用煤及煤焦油加氢液化生产的液体燃料达400万吨。合成氨和费托合成技术的出现开创了合成气技术利用的新途径，实现了煤化工的第二次跨越式发展。
第三个里程碑：20世纪90年代，以中科院大连化物所煤制烯烃（MTO）技术为代表的产业化应用，实现了不以石油为原料的石油化工技术路径的新突破，开创了现代煤化工发展的第三个里程碑。
中国科学院大连化学物理研究所从20世纪80年代开始，围绕甲醇制烯烃催化剂和工艺技术进行了长达30多年的创新研发工作。在催化剂、反应工艺、工程化及工业化成套技术等方面取得了一系列技术发明和创新，最终形成了具有自主知识产权的甲醇制烯烃技术（DMTO），实现了DMTO技术的首次工业化应用和世界上煤制烯烃工业化“零”的突破。2006年6月，第一代DMTO技术完成万吨级工业性试验，于2010年8月在神华包头建成了全球首套煤基甲醇制取低碳烯烃的工业化装置。2010年5月，第二代甲醇制烯烃(DMTO-Ⅱ)技术完成万吨级工业性试验，于2014年12月实现首次工业化。2020年9月，第三代甲醇制烯烃DMTO-Ⅲ技术完成了千吨级中试试验。新一代催化剂的工业化和DMTO-Ⅲ技术的成功开发使我国在甲醇制烯烃技术领域持续保持国际领先地位。
另一个重要产品，煤制乙二醇，也是这个阶段的重要代表。煤制乙二醇产业自2009年首个项目（通辽金煤）投产以来，产能产量稳步增长、技术日趋成熟，国内已有10多家企事业单位开展了煤（合成气）制乙二醇技术研发，涌现了一批科研成果，其中掌握产业化核心技术并完成工业化的技术开发商有中科院福建物构所、上海浦景化工、中石化、湖北华烁等，生产企业中内蒙古通辽金煤、河南安阳永金、阳煤寿阳、新疆天业、新杭能源、华鲁恒升等装置已基本实现安全、稳定、长周期、满负荷运行。煤制乙二醇工艺技术正在向装置大型化，生产低消耗、低排放、高效益方向发展，同时产品质量不断优化，下游用户对煤制乙二醇接受度进一步提高，煤基乙二醇已经开始大规模应用于聚酯化纤行业。
截至目前，煤（甲醇）路线乙烯产能占全国乙烯总产能20.1%，煤（甲醇）路线丙烯产能占全国丙烯总产能比21.5%，煤（合成气）路线乙二醇产能占全国乙二醇总产能的38.1%。煤基烯烃和煤制乙二醇技术的不断进步正在深刻影响着传统石油化工和煤化工产业发展的格局。
“十四五”现代煤化工发展面临着尖锐的现实挑战和重大创新机遇
在肯定成绩的同时，我们也清醒看到现代煤化工发展面临的困难和挑战。当前，国际形势中不稳定不确定因素增多，全球通胀居高不下，世界经济下行压力很大，国内经济恢复基础尚不牢固，产业结构调整正处于关键时期，再加上我国现代煤化工产业因为自身的特点，在新形势下还面临着许多尖锐挑战，具体表现在以下四个方面：
一是CO2排放的挑战。全球气候变化已经成为人类发展的最大挑战之一。2020年，中国承诺力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，2060年前实现碳中和。现代煤化工行业将面临更加巨大的减排压力，据测算，煤间接液化制油、煤直接液化制油、煤制烯烃和煤制乙二醇，吨产品CO2排放量分别约为6.5吨、5.8吨、11.1吨和5.6吨，未来CO2的处置费用将直接增加现代煤化工企业的运营成本，部分产品将失去竞争力。为应对即将到来的碳达峰和碳中和，现代煤化工全行业要提前谋划，积极研究采用新技术、新材料和新工艺，降低CO2排放，努力走出一条高碳产业低碳排放、CO2循环利用的新路子。这是现代煤化工面对未来的挑战，我们应该无所畏惧地向这一关系未来的挑战发起挑战！
二是水资源短缺的挑战。我国煤炭资源与水资源逆向分布特点较为突出，西部省区的煤炭资源占全国的90.1%，特别是黄河中上游的山西、陕西、内蒙古、宁夏四省区煤炭资源占有量为全国的67%，但水资源仅占全国的3.85%。宁夏、陕西、内蒙古现代煤化工项目用水主要依赖黄河，由于黄河来水减少，而现代煤化工项目用水量不断增加，今后较长一段时期，面临的水资源供需矛盾将更加突出。习总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上指出，黄河流域生态环境脆弱，水资源保障形势严峻，发展质量有待提高。要推进水资源节约集约利用，推动黄河流域高质量发展。当前，煤化工行业发展迫切要解决的就是水资源节约集约利用问题。现代煤化工的发展，必须同时做好“煤炭资源优势”和“水资源劣势”这两篇大文章。
三是终端产品雷同的挑战。随着煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇、低阶煤分质利用等工艺技术的日趋成熟，现代煤化工项目建设速度不断加快、数量不断增加，但建设方案雷同，布局分散，未形成集群效应。目前，国内采用费托合成技术生产煤制油品的企业有国家能源集团宁夏煤业有限责任公司、内蒙古伊泰集团有限公司、山西潞安矿业(集团)有限责任公司、陕西未来能源化工有限公司等。这些煤制油项目的产品同质化问题突出，同业竞争激烈，导致煤制油产品的价格持续走低，加剧了煤制油项目的生存压力。煤制烯烃项目产品以中低端为主，双烯产品集中在一些通用料或中低端专用料牌号上，高端专用料牌号基本空白。煤制乙二醇项目的产品结构单一，已建成的项目通常以乙二醇为主打产品，下游用于聚酯消费的占比高达95%，且有多套装置处于亏损状态。未来，如果现代煤化工项目不从高端化、差异化上解决同质化问题，将很快出现产能过剩、无序竞争的局面。
四是环境治理的挑战。我国实行更严格的水资源管理、节能减排、环境监管政策，对各省、市、区提出相应控制指标，对水资源“三条红线”进行全面管控，对能源消费将实行总量和强度双控。我们必须充分认识到，未来对废气、废水、废固的排放，对环境治理的要求，将会越来越严格，特别是随着碳税制度的建立和推行，现代煤化工发展面临的困难将会越来越多，面临的挑战将会越来越大。
同时，我们还要清楚地看到煤化工同石油化工的比较优势。在煤化工同石油化工的竞争中，成本竞争是最核心的问题。原油的价格波动十分激烈，煤化工只要做到同原油60美元/桶的成本优势时，完全可以在经济上站住脚。在煤炭资源产地，煤化工的成本优势必须要成为产业发展的制胜核心。
面对当前现代煤化工发展面临的现实困难和挑战，全行业必须直面困难，迎难而上，必须要用创新突破来打开局面、破解瓶颈，推动发展。创新发展是我们迎接挑战、开创未来的唯一选择。我国现代煤化工之所以能走在世界前列，得益于各科研机构与煤化工龙头企业的“产学研”密切合作，攻克了一个又一个技术难关。我们要用不停顿的创新突破，开创现代煤化工发展的全新未来。
一是开创煤制烯烃、芳烃终端产品高端化、差异化的新突破。开发与α-烯烃共聚的聚乙烯、ULDPE及丙丁共聚PP、融熔PP、高结晶度PP等新牌号聚烯烃树脂；利用与石油化工技术耦合生产乙烯、丙烯下游产品延伸产业链，如聚氯乙烯、环氧乙烷、乙二醇、二氯乙烷、苯酚、环氧丙烷等；加强对C4资源综合利用，开发壬醇、异壬醇（INA）、聚丁烯等高端C3/C4下游衍生化学品；开发合成气直接催化合成烯烃、芳烃、支链烷烃以及醇类含氧化合物技术。
二是开创煤油混炼创新技术的新突破。这是西部地区发展现代煤化工的一大资源优势。西部地区不少省份，既有煤资源，又有油气资源。煤油混炼技术就是将煤粉与重质油按一定比例混合并加入催化剂，在一定反应温度、反应压力条件下，使油煤浆加氢裂解成轻、中质油和少量烃类气体的工艺技术。是在煤直接液化技术基础上，经过不断研发和总结探索形成的，一种对低阶煤和重(劣)质油同时进行加工处理的新技术。通过利用煤与重质油之间的协同效应，克服了煤直接液化技术的不足，实现煤炭与重质油的高效转化。山西虽然没有油气条件，但具有煤层气的独特优势，晋城煤层气占全国总量的三分之一，煤层气的综合利用不仅大有潜力，而且可以大有作为。
三是开创煤直接生产化学品技术的新突破。目前的煤化工路线基本上是将煤炭分子打碎，转化成合成气之后再进行偶联等反应，生产化学品和油品。未来应开发能直接和充分利用煤炭中的环状有机化合物的变革性技术，例如煤炭直接制芳烃技术、从煤中直接提取高附加值医药中间体和精细化学品技术，还有高固碳化学品的开发技术等。这是现代煤化工又一高端突破的崭新机遇。
四是开创CO2资源化利用的新突破。作为一种重要的工业气体，CO2的资源化利用，化学工业有着独特的优势。在CO2的物理利用中，可以用于制造碳酸饮料、烟丝膨化处理、金属保护焊接，也可用于强化石油开采和强化煤层气开采。煤化工行业副产大量CO2，通过CO2捕集、埋存、利用，可实现碳减排和碳资源再用等。在CO2的化学利用中，可以在小分子化合物（合成尿素、甲酸、水杨酸、无机盐等）、高分子材料（共缩聚反应、加成共聚反应、三元共聚反应等）、与环氧化物的共聚反应等寻求突破。目前CO2的利用技术还在不断突破，最近又传来CO2生产淀粉、合成油气的技术创新。我们也清楚地认识到，只有找到了CO2资源化利用的技术和产品，现代煤化工才能在碳减排、碳中和中取得未来发展的主动。
五是开创煤炭分质利用技术的新突破。以清洁高效热解为龙头、分质转化为高级能源和高附加值化产品的新技术必将不断突破，如煤炭清洁高效催化热解技术、煤焦油提取高附加值精细化产品及制特种高级油品和芳烃技术、热态半焦与高浓废水耦合清洁高效气化技术、热态半焦清洁高效燃烧发电技术，以及热解煤气与半焦气化煤气合成高附加值含氧化合物技术。
六是开创现代煤化工绿色节能节水新工艺技术的新突破。现代煤化工大型化、集约化发展，是水和能源消耗大户，节水节能技术的推广应用潜力很大。全行业要积极采取各项节水措施，如清污分流、污污分治、分质回用，进一步有效利用低品位蒸汽和燃料气节水技术，包括先进的节水工艺、空冷技术、循环水密闭循环和疏干水、中水回用技术、低位能有效利用技术等。